Générant strictement contrôlé des Stimuli pour les expériences de reconnaissance Figure

Résumé

Ce protocole décrit une méthode pour une expérience qui permet de vérifier si le graphique spécifique et non-graph propriétés (fonctions) sont pertinentes à la reconnaissance des chiffres. La méthode utilise une base de données qui stocke les valeurs de fonction différents des chiffres respectifs appelés (6 point, ligne n ) chiffres.

Résumé

Ce protocole présente une méthode pour générer des stimuli strictement contrôlées et objectivement définis pour des expériences de reconnaissance de la figure. Une (6, n) figure est composée de segments de ligne n qui sont étalonnés entre n paires de points situés sur les sommets d’un hexagone régulier invisible. Les propriétés structurelles (invariants graphique) et les caractéristiques superficielles (non-graph invariants) de chaque (6 n) figure avec des valeurs de n allant de 1 à 6 sont calculées et stockées dans une base de données. En utilisant cette base de données, expérimentateurs peuvent extraire systématiquement des chiffres appropriés selon le but de l’expérience. En outre, si la base de données ne contient pas les informations nécessaires, nouvelles valeurs de fonction peuvent parfois être calculés ad hoc de la formation d’une figure spécifique (6, n). Appelons une paire en miroir-réfléchi des figures une paire (Ax) axisymétrique. Une paire de Ax des figures est connu pour être plus difficile d’établir une distinction qu’une paire non identiques dans la décision de savoir si les formes d’une paire donnée sont tournés-à-être-identiques (Idr). La présente expérience vise à déterminer si l’identité d’une longueur de ligne entre deux figures dans une paire provoque la discrimination de la paire d’être aussi difficile que celle d’une paire d’Ax. Figures mutuellement isomorphes partagent des propriétés structurelles communes malgré les différences de forme. Ax et Idr paires sont des cas particuliers de paires isomorphes. En outre, une paire de Ax et Idr présentent la plupart des valeurs superficielles caractéristique, sauf la direction relative d’un endroit à un autre emplacement sur un axe de symétrie est opposée pour une paire d’Ax. Trois types de mutuellement isomorphe (6, 4) figure paires ont été générés : Idr; Ax ; et non identiques, non-axisymétrique, isomorphes paires (Nd). Paires de ND étaient encore classées en trois sous-catégories selon les valeurs de fonction superficielle du degré de différence de longueur de ligne.

Introduction

Cet article décrit une méthode pour générer des chiffres de stimulus strictement contrôlées et objectivement définis pour les études sur la reconnaissance des chiffres aléatoires. Les stimuli sont appelés (point6 , ligne n ) ou (6 n) chiffres. Une (6, n) figure est composée de segments de ligne n qui sont étalonnés entre n paires de points situés sur les sommets d’un hexagone régulier invisible. La figure 1 montre un exemple d’a (6, 4) figure qui est spécifiée par quatre paires d’étiquettes pour les sommets d’un hexagone régulier invisible. Les étiquettes de désignent les segments de la ligne de la figure (voir Figure 1). Appelons cette spécification des figures un format specification de ligne.

Auparavant, l’auteur a calculé les propriétés structurales théorique graphique de (6 n) figures (appelées caractéristiques invariants, ou plus précisément graphique invariants¹) et non invariante propriétés (appelées caractéristiques superficielles) figures avec n = 1 à 6 et stockées les valeurs de la fonction dans une base de données. Les caractéristiques invariants reflètent la structure (plus précisément, topologique) propriétés et caractéristiques superficielles reflètent les propriétés non topologiques et surtout métriques d’une figure donnée.

Un nombre record dans la base de données identifie de manière unique une figure dans le format de spécification de ligne. Par conséquent, une recherche exhaustive des valeurs spécifiques des valeurs de fonction invariante et/ou superficielle dans la base de données permet la récupération des chiffres records pour les chiffres qui satisfont les conditions à partir du chiffre total de (6, n). Les chiffres récupérées peuvent servir les stimuli pour une expérience. Chaque enregistrement dans la base de données contient les variables qui comprennent la série isomorphe à laquelle appartient la figure ; divers graphes invariants, tels que le nombre de cycles, circonférence, point portant sur le nombre, le nombre de points critiques, rayon, nombre de points centraux, le nombre de composants, degré maximum, nombre de points de degré maximum, nombre de points isolés, et nombre de points de terminaison ; valeurs non-graph fonctionnalité, tels que le nombre d’intersections et irrégularité du contour défini par les sommets et aux intersections ; et superficiel caractéristique des valeurs, telles que les emplacements des invariants caractéristiques et (dans le cas où il y a lieux pluriel) les directions formées par les localités du pluriel. Par exemple, un cycle indique une séquence fermée de segments de ligne, un diplôme d’un point est le nombre d’incidents de segments de ligne avec ce point, un point isolé est un point avec un degré de 0 et un point de terminaison est un point avec un degré de 1. Selon les chiffres de valeurs de la base de données, tous les (6, n) caractéristiques invariantes de n = 1 à 6 peuvent être classés dans les numéros de séries isomorphes illustrés à l’annexe 1¹. Voir la Figure 2 pour obtenir un exemple de l’information stockée dans chaque enregistrement.

Noter que les chiffres qui appartiennent à chaque série isomorphe topologiquement équivalentes malgré les différences de forme. Plusieurs études ont affirmé que les structures topologiques sont perçus avant des propriétés plus spécifiques du compte tenu des chiffres^2,3,4,5. Par systématiquement changer les chiffres de stimulation, l’auteur a affirmé que les détections et comparaisons des invariants caractéristiques précèdent les détections et les comparaisons des caractéristiques superficielles⁶. La présente expérience vise à clarifier si la fonctionnalité superficielle de la longueur de la ligne est essentielle dans la reconnaissance des couples figure sous la condition que les valeurs de caractéristiques invariantes sont toutes équivalentes entre les paires de la figure (c'est-à-dire mutuellement isomorphe).

Les types de figures de stimulus qui sont utilisés dans des expériences est extrêmement important de comprendre la recherche de reconnaissance. Il existe deux types de figures de stimulation : ceux qui sont générés au hasard et ceux qui sont générés ad hoc aux fins d’une étude. Pour réduire les confond associé à des facteurs ne relevant pas du contrôle expérimental, l’utilisation de chiffres générées de manière aléatoire est généralement considérée comme plus approprié. Il existe plusieurs types de chiffres aléatoires, par exemple, les histogrammes aléatoire,⁷ et⁸de matrices aléatoires, mais les chiffres aléatoires plus fréquemment utilisés dans la recherche de reconnaissance visuelle en psychologie sont aléatoires polygones⁹. Règle générale, pour faire des polygones aléatoires consiste à raccorder les emplacements distribués aléatoirement de n points dans une zone carrée avec des segments de ligne de telle manière que le périmètre du segment de la ligne est principalement convexe et puis la couleur à l’intérieur du périmètre. Un indice objectif fréquemment utilisé pour les polygones aléatoires est le nombre de flexions du périmètre d’un polygone, qui représente la complexité de la figure^10,11,12. L’intérieur de la figure est coloré, propriétés structurales au sujet de son périmètre sont limitées au nombre de flexions. En outre, à l’exception du nombre de flexions, aucune information n’est donnée relatives à l’ensemble des polygones au hasard ou à la relation entre les polygones aléatoires distincts.

Les chiffres d’axisymétriques paires (Ax) des figures sont connus pour être plus difficile d’établir une distinction que les paires non identiques dans une tâche de décider si une paire donnée de chiffres est tourné-à-être-identiques (Idr)^{13,14, 15}. les deux figures dans une paire der Id et ceux dans une paire de Ax sont isomorphes mutuellement et ont des segments de ligne correspondante qui ont la même longueur. Cependant, si similitude des longueurs de ligne entre les deux chiffres dans une paire augmente la difficulté de la discrimination d’une paire non identiques par rapport à celle d’une paire d’Ax n’est pas claire. Dans cette expérience, performance de discrimination participant a été comparée entre Ax et non identiques, non-axisymétrique en paires (Nd). Les différences de longueurs de lignes ont été expérimentalement contrôlés entre les deux personnages. En raison de la priorité de détecter des différences de valeur de caractéristiques invariantes avant les différences de valeur superficielle caractéristique au cours de la reconnaissance de la figure⁵, la Nd figure ont été serties d’être mutuellement isomorphe afin que les différences de longueur de ligne ne serait pas confondu avec des différences de valeur caractéristique invariante.

Paires de figure expérience 1 l’auteur a utilisé (6, 5) pour examiner l’hypothèse que l’absence de différences de longueur de ligne influencé le niveau de difficulté de discrimination des figures en Ax paires¹⁵. Les résultats ont démontré que les latences sont plus courtes pour les paires de 0 (à savoir, aucune différence dans la longueur totale de la ligne des chiffres paires) Nd comparées à celles des paires d’Ax, qui indiquait que l’hypothèse était insupportable. Il a soutenu que des différences de valeur caractéristique superficielle pas sous le contrôle expérimental sont plus susceptibles d’être présents dans des figures complexes, et les participants pourraient faire usage de ceux-ci. Fait intéressant, plusieurs études ont affirmé que la présence d’un cycle est détecté preattentively^16,17. En revanche, Julesz a fait valoir que la présence d’un point de terminaison a été détectée à un stade précoce de la ségrégation des figures de l' arrière-plan¹⁸.

Pour remédier à cela, plus simple (6, 4) figure paires ont été choisis pour examiner l’hypothèse. Hors neuf ensembles isomorphes (6, 4) les chiffres, les chiffres ayant appartenu à deux ensembles isomorphes servaient de stimuli. Les deux séries de chiffres partagent facilement détectables caractéristiques indifférentes (un) point de terminaison et un cycle (c'est-à-dire, un triangle) en commun. Voir les chiffres de l’exemple de neuf ensembles isomorphes de la Figure 3. En outre, consultez la colonne de p = 6 et q = 4 à l’annexe 1¹.

Trois types de paires de base ont été générés : Idr, Ax et Nd paires. La longueur totale de la ligne d’un cycle (plus précisément, un triangle) est équilibrée entre les deux chiffres dans chaque paire pour tous les types de couples. À l’aide de cette contrainte, les triangles respectifs d’une paire de figure est devenu soit mutuellement identiques ou Ax en forme. Paires de ND étaient sous-catégorisé selon les différences dans les longueurs d’endlines entre les deux chiffres dans chaque paire, avec l’unité de longueur définie comme le côté d’un hexagone régulier invisible. Cela a donné Nd 0, Nd 0,27, Nd 0,73et Nd 1 paires (c.-à-d., les ligne différences de longueurs varies de 0 à 1). Comme la présence d’une intersection de segments de droite est connue pour être preattentively détecté¹⁹, figures avec ligne d’intersection segments ont été exclus les stimuli. Voir les exemples d’Idr, Ax, Nd 0, Nd 0,73et Nd 1 paires sur la Figure 4. Afin d’éviter les attentes biaisées des participants, le nombre d’Idr paires (« mêmes ») a été fixé à être la même que la somme des Ax (« différent ») et la Nd paires (« différents »).

Protocole

L’expérience a été approuvée par le Comité d’éthique universitaire Hakuoh, Japon.

1. expérimental

Remarque : L’environnement expérimental est composé d’un écran LCD et une boîte de bouton réponse connecté à un ordinateur (PC pour des expériences). Chaque participant décide si une paire présentée des chiffres est la « même » ou « différent » en appuyant sur un des deux boutons sur une boîte de réponse. Il y a trois boutons sur la case « Enter », « F6 » et « F5 » de gauche à droite. En appuyant sur la touche Enter , l’écran passe à l’écran suivant. La touche F6 pour réponses à l’aide de l’index et le bouton F5 est pour les réponses en utilisant le doigt du milieu de la main droite du participant. La génération des paires de la figure est effectuée sur un autre ordinateur (PC pour préparation de stimulation). Cette configuration permet l’examen des diverses hypothèses qui concernent la criticité d’une certaine fonctionnalité dans la reconnaissance des chiffres de manière relativement objective.

1. Insérez une disquette dans l’unité de disquette connectée au PC pour préparation de stimulus. Lancez le programme de génération de pair sur le PC pour la préparation de la stimulation.
2. Entrer un numéro aléatoire, en utilisant le clavier, comme valeur initiale pour la fonction génération de nombres aléatoires, utilisée dans le programme. Entrée 1 ou 2 en utilisant le clavier comme un spécificateur de digital.
   NOTE : Spécificateur de Digital = 1 désigne l’index aux décisions « mêmes » et le doigt du milieu « différent » décisions (état numérique 1) dans le premier bloc d’essais et vice versa (état numérique 2) dans le deuxième bloc. Spécificateur de Digital = 2 désigne l’état numérique 2 dans le premier bloc et état numérique 1 dans le deuxième bloc. Cette procédure contrebalance la rapidité de réaction de doigts différents.

2. les instructions dans le programme de génération de paire

1. Ensemble d’un stimulus Open file (PRBLM2. DAT) comme un nouveau fichier sur l’unité de disquette. En outre, ouvrez le fichier de base de données (6, 4) les chiffres sur l’appareil principal.
2. Examiner successivement chaque enregistrement du fichier de base de données de numéro d’enregistrement 1 à 1 365 à déterminer si l’enregistrement qui contient la valeur de la variable 28 (c.-à-d. le nombre d’intersections de ligne segments, voir Figure 2) est 0.
   Remarque : pour le nombre total de (6 n) chiffres, voir corollaire 15.1 (a)¹.
   1. Si la valeur est non-0, jeter le dossier et aller à l’enregistrement suivant, sinon vérifier si la valeur de la variable 1 (c'est-à-dire isomorphe ensemble) est de 2 ou 5.
   2. Si la valeur n’est ni 2 ni 5, jeter le dossier et aller à l’enregistrement suivant, sinon s’accumulent le numéro d’enregistrement comme une figure de candidat dans un pool de 2 isomorphes ou un 5 isomorphe.
   3. Façon exhaustive combiner chaque enregistrement à d’autres dossiers, y compris lui-même, des figures de candidat qui appartiennent au pool 2 isomorphe.
   4. Convertir chaque paire de nombres record dans leurs formats de spécifications de ligne dans toutes les paires de candidat.
   5. Examiner si une figure est jumelée avec lui-même et si c’est le cas, classer la paire comme une paire der Id avec une étiquette qui indique sa distance angulaire 0 ° et il s’accumule dans une mare de pairesr Id.
   6. Sinon, ajouter un entier de 1 à 5 pour chaque numéro d’étiquette de vertex dans le format de spécification de ligne d’un chiffre avec modulo 6 résidus. Si la valeur est 0, convertissez-la en 6. Puis, de normaliser le format. Ensuite, comparez le format normalisé de la figure avec le format de spécifications de ligne de l’autre figure dans la paire.
      Remarque : Un spécification du format de ligne (6, 4) figure se compose de quatre séquences de paires des étiquettes de point. Elle est exprimée selon l’étiquette gauche qui est toujours plus petite que la bonne étiquette à l’intérieur d’une paire et l’étiquette gauche d’une paire précédente qui est toujours inférieure ou égal à l’étiquette gauche des paires suivantes.
   7. Si les deux formats entier j’aitrouver, classer la paire comme une paire der Id avec une étiquette de sa distance angulaire I (c.-à-d., l’unité de 60 ° vers la gauche) et il s’accumule dans la piscine de pairesr Id.
   8. Sinon, dans l’ordre examiner si la paire est une paire d’Ax avec l’un des axes de symétrie étant 0°, 30°, 60°, 90°, 120° ou 150° vers la gauche par rapport à l’horizontale vers la droite.
      Remarque : La transformation de la hache d’une figure autour d’un axe de symétrie 0° permute les étiquettes de points 1 à 6, 2 de 5, 3 pour 4 et vice versa ; environ 30°, 1 pour 1, 2 à 6, 3 à 5, 4 pour 4 et vice versa ; environ 60°, 1 pour 2, 3 à 6, 4, 5 et vice versa ; environ 90°, 1 pour 3, 2 pour 2, 4 à 6, 5 à 5 et vice versa ; environ 120°, 1 pour 4, 2 pour 3, 5, 6 et vice versa ; et environ 150°, 1 pour 5, 2 à 4, 3 pour 3, 6 à 6 et vice versa (Figure 5).
   9. Si le format de spécification de ligne d’un chiffre après la transformation de Ax autour de l’axe de symétrie j° corresponde au format de l’autre figure de la paire, puis classer la paire comme une paire d’Ax avec une étiquette de l’axe de symétrie j° et il accumule dans une mare de paires d’Ax.
   10. Sinon, la paire de qualifier une paire Nd. Ensuite, calculez le nombre de lignes incidents aux sommets respectifs dans les formats de spécifications de ligne des deux figures d’une paire de Nd (Figure 6).
   11. Si le nombre de lignes incidents appartient aux deux extrémités d’un segment de ligne d’une figure, déterminer le segment comme une fin de ligne d’une figure. Ensuite, déterminez les trois derniers segments de ligne que celles constituant un cycle (c'est-à-dire, un triangle).
   12. Calculer la longueur de la canalisation total des cycles de deux figures d’une paire de Nd. Si la longueur totale des cycles entre ces deux valeurs sont différentes, jeter les paires.
   13. Sinon, calculer la différence entre la longueur de la canalisation des endlines entre deux chiffres. Si la différence de longueur est 0, classer la paire comme une paire de Nd avec un tag de 0 et il s’accumule dans la piscine de paires de Nd.
   14. Sinon, si la différence de longueur est de 0,27, classer la paire comme un Nd avec un tag de 0,27 et il s’accumule dans la piscine de paires de Nd.
   15. Sinon, si la différence de longueur est de 0,73, classer la paire comme une paire de Nd avec un tag de 0,73 et il s’accumule dans la piscine de paires de Nd.
   16. Sinon, classer la paire comme une paire de Nd avec un tag de 1 et il s’accumulent avec une étiquette de 1 dans la piscine de paires de Nd.
   17. Répéter les étapes du protocole 2.2.3 à 2.2.16 pour les chiffres candidats appartenant à isomorphe la valeur 5.
   18. Fermez le fichier de base de données.
3. Préparation d’un stimulus défini pour un participant
   1. L’échantillon au hasard trois paires de la piscine der Id, deux paires de la piscine de Nd et une paire du pool Ax avec tags sous forme de paires de pratique.
   2. Concaténer Idr, Nd et Ax paires pratique et randomize leur ordre de présentation pour le premier bloc d’essais pratiques.
   3. Au hasard des échantillons 80 paires de la piscine der Id, 40 paires de la piscine de Nd et 40 paires de la piscine Ax avec des balises comme test de paires.
   4. CONCATENERrId, Nd et Ax tester paires et randomize leur ordre de présentation pour le premier bloc d’essai essais.
   5. Répéter les étapes du protocole 2.3.1 à 2.3.4 de préparation pratique et essai essais dans le deuxième bloc d’essais.
   6. Écrire un nombre de présentation, l’état numérique, type de paire avec une balise, le nombre de segments de ligne et quatre paires d’étiquettes de vertex dans le format de spécifications de ligne de la figure de gauche et l’image à droite de chaque essai de l’unité de disquette dans l’ordre et en même temps echo ces valeurs à l’écran.
   7. Répéter l’étape 2.3.6 du premier essai pratique dans le premier bloc pour les derniers essais de test dans le deuxième bloc.
   8. Fermer l’unité de disquette.

3. instruction par un expérimentateur et l’exécution d’une expérience par un participant

1. Demandez à chaque participant de fournir le consentement éclairé pour participer à l’expérience.
2. Instructions de l’expérimentateur
   1. Demander à chaque participant de décider si une paire présentée des figures est identique dans la forme quelles que soient leurs orientations (« même ») ou non en paires (« Different »), plus rapidement et avec précision comme exemple possible et voir la figure.
3. Spécifications avant l’expérience de l’expérimentateur
   1. Lancez le programme de présentation de relance sur le PC pour des expériences.
   2. Cliquez sur identité décision tâche sur l’écran du menu.
   3. Cliquez sur l' information le concernant, puis nom de l’entrée, le sexe et âge et puis cliquez sur fin de spécification sur l’écran d’information.
   4. Cliquez sur les données de lecture Stimulus sur l’écran de menu, cliquez PRBLM2. DAT du fichier dans le lecteur de disquette, puis sur ouvrir sur l’écran de spécification de fichier.
4. Exécution de l’expérience
   1. Comme un expérimentateur, accueillir un participant devant l’écran et mettre sa tête sur la mentonnière et mesurez une distance de 60 cm du front au moniteur.
   2. Comme un expérimentateur, lancer un test en cliquant sur l’exécution sur l’écran du menu.
   3. Comme un expérimentateur, si l’écran de l’instruction présente l’état numérique 1, demander à un participant d’appuyer sur la touche F6 (réponse avec l’index) pour les décisions « mêmes » et d’appuyer sur la touche F5 (réaction avec le doigt du milieu) pour les décisions « différentes ». Si l’écran de l’instruction présente l’état numérique 2, instruction d’appuyer sur F6 pour des décisions « différentes » et F5 pour les décisions « mêmes ».
   4. En tant que participant, après la mémorisation entièrement l’état numérique du bloc, appuyez sur entrée dans la boîte de réponse.
   5. Comme participant, en réponse à l’invite « Ready » sur l’écran, appuyez sur Enter pour commencer un essai.
   6. En tant que participant, sur présentation d’une paire de couples de pratique sur l’écran de la stimulation, appuyez sur la touche F6 ou F5 dès qu’une décision soit rendue.
      Remarque : Les six sommets d’un hexagone régulier invisible sont stylisées comme petits cercles pleins avec un diamètre de 0,4 cm dont les centres sont décalés 0,2 cm vers l’extérieur de l’emplacement des sommets sur un écran de stimulus. Les six sommets d’a (6, 4) figure sont projetées dans un espace rectangulaire de 6,6 cm x 7,6 cm. Deux figures d’une paire sont situés aux positions horizontale parallèles avec une distance entre les centres de 9,4 cm.
   7. (Précédemment) mis en place le programme de présentation de relance pour afficher « la décision était erronée » sur l’écran de message de rétroaction avec un bip dans une pratique du procès si une réponse est une erreur. Si une réponse est correcte, afficher « la décision était correcte » sur l’écran.
   8. En tant que participant, lors de la confirmation d’un message de feedback, appuyez sur entrée pour passer à l’écran suivant de « prompt ».
   9. (Comme le programme de présentation de relance), répéter les étapes 3.4.4 à 3.4.7 de la fin des procès de pratique dans le bloc.
   10. Lorsque tous les essais de pratique sont terminées, afficher « Démarrage des essais test » sur l’écran.
   11. Répéter les étapes 3.4.4 à 3.4.5 à la fin des essais de test dans un bloc.
       NOTE : Les messages de rétroaction sont présentées uniquement pendant les essais pratiques.
   12. Répéter les étapes 3.4.3 à 3.4.8 à exécuter la pratique et de tester des essais dans le deuxième bloc.
   13. Comme le programme de présentation de relance, enregistrer les données dans un fichier sur l’unité de disquette.
       NOTE : Les données du participant pour chaque essai se compose d’un numéro de série du procès, le nombre de segments de ligne, état numérique, code de type paire avec un tag, le code de la touche enfoncée, la rectitude d’une réponse et la latence en ms.

Résultats

Comme paires de 0,27 Nd se sont avérés n’existent que dans les chiffres d’ensemble isomorphe 2, l’analyse qui ne comprenait pas les résultats pour les paires de 0,27 Nd. L’hypothèse de cette étude était que la similitude des longueurs de ligne entre les deux figures en couple Nd rendrait aussi difficile d’établir une distinction en tant que paires figure Ax.

Les résultats de l’essai sont indiqués à la Figure 7. Taux d...

Discussion

La présente méthode peut servir à préparer une série de figures de stimulus objectivement définissable pour expériences de reconnaissance de la figure. L’aspect critique de la méthode sont les instructions dans le programme de génération de paire. À l’aide d’un (6 n) base de données, le programme pouvez sélectionner chiffres candidat approprié des chiffres (pas de protocole 2.2.1 et 2.2.2) total (6, n). En outre, le programme peut parfois calculer les valeurs de la fonction des figures...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
PC pour la préparation des stimuli	DELL	²� ; Unité externe USB FD Inspiron 15
	; Logitec	LFD-31UEF
Boîte de bouton de réponse	Takei Kiki	S-15068	article personnalisé
PC pour les expériences	NEC  ;	PC-37LB-N 15SN
Moniteur LCD	NEC  ;	AS172-MC  ;
Repose-menton	Takei Kiki	T.K.K.930a
paires	PMELCYLG2
		Programme de	DAT fait maison
;	Takei Kiki	Dispositif de présentation/réponse pour (6, n) Figures	article personnalisé